전기도금

소개글

전기도금에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험의 목적

2.실험 도구

3.이론

4.실험 방법

5.실험결과

6.고찰

본문내용

균일도 측정)을 통해 도금의 성질 및 특성 비교 평가
5.실험결과
1)고정변수 : 도금시간-20분, 도금액의 조성-CuSo4 +H2O, 양극간거리, 압력
2)실험변수 : 도금액의 온도, 전류밀도
① 조건별 두께측정값
1조
2조
35조
4조
변수
전류밀도
0.25mA
0.25mA
0.50mA
0.75mA
온도
상온
40℃
40℃
40℃
측정값
위쪽의 한 점
4.295㎛
3.702㎛
28.39㎛
21.61㎛
중간의 한 점
3.441㎛
4.030㎛
25.38㎛
20.49㎛
아래의
한 점
5.777㎛
3.312㎛
20.69㎛
20.41㎛
*alpha step(서페이스 profiler) 이용하여 두께 측정하였다.
②온도변화에 따른 도금 두께의 변화 (1조, 2조 측정값 비교그래프)
③전류변화에 따른 도금 두께의 변화 (2조, 3.4조, 4조의 측정값에 따른 그래프)
④전기전도도 측정
-4point 저항기 이용하여 전기 저항도를 구하였다.
저희 1조의 도금 후 구리시편의 전기 저항도는 0.0001Ω으로 도금하기 전의 구리 박판의 전기 저항도 0.0004Ω보다 전기 전도도가 좋아진 것을 확인 할 수 있었지만 그 차이가 아주 작은 것을 볼 수 있었다.
6.고찰
ㅡ재료공정실습수업의 첫 실험이었던 이번 실험은 구리박판을 전기도금해보는 것이었다. 우선 적당한 크기로 제작한 시편을 초음파세척기로 세척한 뒤 음극에 시편(구리)을 부착하고 양극에 다공성 Pt를 코팅한 전극을 연결한다. 여기서 양극에 Pt를 코팅한 전극을 붙이는 것은 불순물을 최소화시키기 위해서이다. 다음은 황산구리수용액(CuSo4 + H2O)이 들어있는 도금조에 양극을 고정시킨뒤 Power supply를 사용하여 전류밀도를 맞추고 20분간 전류를 공급시켜주었다. 도금이 완료된 시편을 세척하고 여러 가지 시험(전기전도도와 두께 균일도 측정)을 통해 도금의 성질 및 특성을 비교 평가해보았다. 이번실험의 변수는 도금액의 온도와 전류밀도였다. 우선 우리조(1조)와 2조는 전류밀도를 똑같이 한 상태에서 도금액의 온도를 다르게 하여 실험하였다. 도금액의 온도를 높이면 도금액의 저항이 적어지게 된다. 따라서 같은 전압에서도 전류가 잘 흐르게 되어 빠른 속도의 도금이 가능하게 되고 온도를 높일수록 도금층의 두께도 두꺼워 질것을 예상할 수 있었다. 하지만 1조와 2조의 온도에 따른 도금층의 두께변화의 측정값을 비교해 보면 서로 비슷하기 때문에 정확한 결론을 내릴 수 없었다. 실험에서 변수를 도금액의 온도로 정하고 그 이외의 변수는 고정 시켰지만 실험 도구나 실험 상황 등 여러 가지 면에서 고정시키려 했던 변수를 제대로 고정 시키지 못했고 실험 준비 과정이나 실험 후 처리 등을 제대로 이행하지 않았기 때문에 이러한 실험상의 오차를 만들어 냈다고 생각 된다. 2조, 3.5조, 4조의 실험을 살펴보면 세 가지의 실험 모두 40℃에서 절류밀도만을 다르게 하여 실행하였다. 2조의 경우 0.25mA의 전류밀도로 도금하여 평균 약3.681㎛두께의 도금층을, 3.5조의 경우 0.50mA의 전류밀도로 도금하여 평균 24.82㎛두께의 도금층을, 4조의 경우 0.75mA의 전류밀도로 평균 약 20.836㎛두께의 도금층을 얻었다. 전기 도금시 아래의 Faraday 1법칙법칙을 살펴보면 같은 시간에서 전류의 양을 높이면 전기량이 많아짐에 따라 도금층의 두께가 두꺼워짐을 예상 할 수 있었다.
ㅡFaraday 1법칙 : 전기량은 전류의 세기(A)에 전류를 흘려준 시 간을 곱해 준 값 “전기량 = 전류의 세기 * 시간”
하지만 앞의 세경우를 비교해 보았을 때 0.50mA의 전류밀도로 도금하였을 때의 도금 두께가 평균 24.82㎛로 가장 두껍게 도금되었고 다음으로 0.75mA의 전류 밀도로 도금하였을 때 평균 20.836㎛, 0.25mA의 전류 밀도로 도금하였을 때 평균 두께 3.681㎛의 차례로 두꺼운 도금층을 얻었다. 이것 또한 실험에서 변수를 전류로 하고 그 이외의 변수는 고정 시켰지만 실험 도구나 실험 상황 등 여러 가지 면에서 고정시키려 했던 변수를 제대로 고정 시키지 못했고 실험 준비 과정이나 실험 후 처리 등을 제대로 이행하지 않았기 때문에 이러한 예상에서 빗나간 도금층의 두께가 나오지 않았나 생각한다. 또 한 가지 도금층이 두꺼워 질수 록 도금층의 각 부분들 사이의 균일도는 점점 떨어지는 것도 측정값을 통해 알 수 있었다. 그리고 두께측정결과에서 가장자리의 한쪽부분이 가장 두꺼운 것으로 나타났는데 이것은 음극에 물린 부분이나 그 반대쪽이 용액 내에서 구리원자와 부딪칠 확률이 내부보다 높고 재료내부의 원자보다는 바깥쪽의 원자들이 더욱 활발하기 때문이고 생각 된다. 도금이 끝난 후 4point 저항기 이용하여 전기 저항도를 구해본 결과 1조의 도금 후 구리시편의 전기 저항도는 0.0001Ω으로 도금하기 전의 구리 박판의 전기 저항도 0.0004Ω보다 전기 전도도가 좋아진 것을 확인 할 수 있었지만 그 차이가 아주 작은 것을 볼 수 있었다. 저항도의 측정치가 너무 작은 수치인 것으로 볼 때 시편인 구리의 전기전도도가 매우 좋다는 것을 알았다. 따라서 구리도금 한 후의 전도도는 정확한 측정치가 아닐 수 있다고 생각한다.
이번 실험에서 이렇게 예상했던 결과를 벗어난 측정값들의 큰 오차원인은 4번의 실험 때마다 바꿔 주었어야했던 도금액을 매 실험마다 실험 시간과 여건상 교환해주지 않아 가열할 때마다 변화된 도금액의 농도 차이였다고 생각된다. 또 40℃로 도금액의 온도를 지속적으로 유지해 주지 못했었던 것도 원인 중 하나였다고 생각된다. 또한 정확히 고정 되어 있지 않았던 극간거리도 오차의 원인 중 하나였을 것이다. 전기 도금에 있어서 흘려준 전류의 양과 지속시킨 온도의 양이 도금층에 어떠한 영향을 주는지를 알아 본 이번실험에서 두 가지 경우사이에 어떠한 상관관계가 있는지 확실히 알아 볼 수 있는 결과 값을 얻지는 못했지만 이번 실험을 통해서 전기 도금을 시행 할 때는 도금액의 온도, 흘려줄 전류 밀도, 도금액의 농도, 시편의 전처리, 양극간 사이의 거리 등 여러 가지의 도금 환경들 중에서 어느 하나 도금 결과에 영향을 주지 않는 것은 없다는 것을 알았다.

키워드

전기도금,   화학도금,   도금